CN105159388A - 一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法 - Google Patents

一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，包括以下步骤：A）采集Vdc_ins和Idc_ins，计算直流电压值Vdc、直流电流Idc，并以此直流电压值Vdc给定一固定步长向左移动；B）根据步骤A的移动，计算当前工作点的直流侧功率P1=Vdc*Idc；C）设置MPPT步长Vstep：Vstep=a*（Prate–P1）*0.002；D）向左移动Vstep，计算直流侧工作P_left；E）向右移动Vstep；F）再向右移动Vstep，计算直流侧工作P_right；G）比较功率值P1、P_left、P_right的大小;若P_left>P1且P_left>P_right,则继续向左移动；若P1>P_left且P1>P_right,则不移动，功率点P1即为最大功率点；若P_right>P1且P_right>P_left，则向右移动；H）返回步骤B。本发明基于变步长、三点功率法的新型扰动观察法MPPT，使得光伏逆变器在光伏微网系统中能最大可能地输出太阳能电池板阵列功率。

Description

一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法
技术领域
本发明涉及光伏逆变器，特别是一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法。
背景技术
太阳能电池板阵列由于自身特性以及外面环境的影响因素，比如光照、温度等，在不同的条件下，其对应的工作状态也不一样。为追求太阳能电池板阵列的最大功率输出，最大限度地将光能转化为电能，最大功率点跟踪（MPPT）技术是其关键所在。
目前通用的控制方式是：光伏逆变器通过软件控制实现，主流控制策略包括扰动观察法、电导增量法、智能MPPT控制等。智能MPPT存在算法复杂、对内存要求高；而扰动观察法和电导增量法都会存在光照强度变化跟踪不及时以及误判等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法。
本发明采用的技术方案是：
一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，包括以下步骤：
A）采集逆变器瞬时直流电压Vdc_ins和瞬时直流电流Idc_ins，根据Vdc_ins和Idc_ins计算一定时间周期内的直流电压值Vdc、直流电流Idc，并以此直流电压值Vdc给定一固定步长向左移动；
B）根据步骤A的移动，计算当前工作点的直流侧功率P1=Vdc*Idc；
C）根据当前功率值并按照下面方式设置MPPT步长Vstep：Vstep=a*（Prate–P1）*0.002，其中a为步长变化与功率差值的实验系数，0.002是逆变器额定功率值的倒数，Prate代表逆变器的额定功率；
D）在步骤B的工作点下，向左移动Vstep，计算直流侧工作P_left；
E）在步骤D的基础上，向右移动Vstep；
F）在步骤E的基础上，再向右移动Vstep，计算直流侧工作P_right；
G）比较功率值P1、P_left、P_right的大小;若P_left>P1且P_left>P_right,则继续向左移动；若P1>P_left且P1>P_right,则不移动，功率点P1即为最大功率点；若P_right>P1且P_right>P_left，则向右移动；
H）返回步骤B。
进一步，所述步骤B在计算当前工作点的直流侧功率P1后，判断P1是否处于小功率运行范围内；若处于，则直接进行参考电压Vdc_mppt设置；当直流侧功率不处于小功率范围内时，则以此工作点作为基准，参考电压值设为Vref并记录当前功率值P2，同时步骤C与步骤G中P1以P2替代。
进一步，所述步骤D中向左移动Vstep后，等待一个周期再计算所述直流侧工作P_left：P_left=当前功率值P-(P2–P1)。
进一步，所述参考电压Vdc_mppt设置包括：判断Vdc是否大于逆变器运行的最小限制电压，当Vdc大于逆变器运行的最小限制电压，则向左移动电压步长为Vstep；否则，则向右移动Vstep。
进一步，所述步骤E中向右移动Vstep后记录稳定的直流侧功率P_2，并判断P1和P_2之间差值是否超过预设的差值，若是则进入到快速跟踪模式。
进一步，所述步骤F向右移动Vstep后，等待一个周期再计算所述直流侧工作P_right：P_right=当前功率值P-(P_2–P2)*1.5。
其中，所述实验系数a取8。
本发明的有益效果：
本发明的最大功率点跟踪方法基于变步长、三点功率法的新型扰动观察法MPPT，其技术原理简明，计算简单，实现容易；针对光照强度以及其它外部环境的变化，能迅速、准确地跟踪到最大功率点；同时MPPT静、动态跟踪效率高，使得光伏逆变器在光伏系统、微网系统中能最大可能地输出太阳能电池板阵列功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在附图说明前提下，获得的其他设计方案和附图：
图1是本发明最大功率点跟踪方法的流程图①；
图2为本发明最大功率点跟踪方法的流程图②。
具体实施方式
参照图1、图2所示，为本发明的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，包括以下步骤：
A）采集逆变器瞬时直流电压Vdc_ins和瞬时直流电流Idc_ins，根据Vdc_ins和Idc_ins计算一定时间周期内的直流电压值Vdc、直流电流Idc，并以此直流电压值Vdc给定一固定步长向左移动，其中，本文中的步长可为正值或负值（分别代表向右移动和向左移动）；向左移动步长的原因是：最开始的时候，电池板的电压处于开路电压处，只能往小调节才会有功率输出。
B）该步骤分为：B1）根据步骤A的移动，计算当前工作点的直流侧功率P1=Vdc*Idc；当逆变器在小功率范围内运行时，采样结果会对MPPT跟踪产生较大的影响，所以对逆变器在小功率范围内进行限制。
B2）判断P1是否处于小功率运行范围内；若处于，则直接进行参考电压Vdc_mppt设置：判断Vdc是否大于逆变器运行的最小限制电压，当Vdc大于逆变器运行的最小限制电压，则向左移动电压步长为Vstep；否则，则向右移动Vstep；然后返回步骤A。
B3）当直流侧功率不处于小功率范围内时，则以此工作点作为基准，参考电压值设为Vref并记录当前功率值P2。
C）根据当前功率值并按照下面方式设置MPPT步长Vstep：Vstep=a*（Prate–P2）*0.002，其中a为步长变化与功率差值的实验系数，本实施例a取8；0.002是逆变器额定功率值的倒数，该标幺化数值是当前功率与额定功率的偏差率，越大步长就越大；Prate代表逆变器的额定功率；
D）在步骤B的工作点下，向左移动Vstep，考虑日照强度等外界环境的影响，等待一个周期后再计算所述直流侧工作P_left：P_left=当前功率值P-(P2–P1)。
E）在步骤D的基础上，向右移动Vstep，记录稳定的直流侧功率P_2，并判断P1和P_2之间差值是否超过预设的差值，若是则进入到快速跟踪模式。
F）在步骤E的基础上，再向右移动Vstep，考虑日照强度等外界环境的影响，等待一个周期再计算所述直流侧工作P_right：P_right=当前功率值P-(P_2–P2)*1.5。
G）比较功率值P2、P_left、P_right的大小;若P_left>P2且P_left>P_right,则继续向左移动；若P2>P_left且P2>P_right,则不移动，功率点P2即为最大功率点；若P_right>P2且P_right>P_left，则向右移动；
H）返回步骤B3。
如上所述，本发明的最大功率点跟踪方法基于变步长、三点功率法的新型扰动观察法MPPT，其技术原理简明，计算简单，实现容易；针对光照强度以及其它外部环境的变化，能迅速、准确地跟踪到最大功率点；同时MPPT静、动态跟踪效率高，使得光伏逆变器在光伏系统、微网系统中能最大可能地输出太阳能电池板阵列功率。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A）采集逆变器瞬时直流电压Vdc_ins和瞬时直流电流Idc_ins，根据Vdc_ins和Idc_ins计算一定时间周期内的直流电压值Vdc、直流电流Idc，并以此直流电压值Vdc给定一固定步长向左移动；
B）根据步骤A的移动，计算当前工作点的直流侧功率P1=Vdc*Idc；
C）根据当前功率值并按照下面方式设置MPPT步长Vstep：Vstep=a*（Prate–P1）*0.002，其中a为步长变化与功率差值的实验系数，0.002是逆变器额定功率值的倒数，Prate代表逆变器的额定功率；
D）在步骤B的工作点下，向左移动Vstep，计算直流侧工作P_left；
E）在步骤D的基础上，向右移动Vstep；
F）在步骤E的基础上，再向右移动Vstep，计算直流侧工作P_right；
G）比较功率值P1、P_left、P_right的大小;若P_left>P1且P_left>P_right,则继续向左移动；若P1>P_left且P1>P_right,则不移动，功率点P1即为最大功率点；若P_right>P1且P_right>P_left，则向右移动；
H）返回步骤B。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于:所述步骤B在计算当前工作点的直流侧功率P1后，判断P1是否处于小功率运行范围内；若处于，则直接进行参考电压Vdc_mppt设置；当直流侧功率不处于小功率范围内时，则以此工作点作为基准，参考电压值设为Vref并记录当前功率值P2，同时步骤C与步骤G中P1以P2替代。
3.根据权利要求2所述的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于:所述步骤D中向左移动Vstep后，等待一个周期再计算所述直流侧工作P_left：P_left=当前功率值P-(P2–P1)。
4.根据权利要求2所述的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于:所述参考电压Vdc_mppt设置包括：判断Vdc是否大于逆变器运行的最小限制电压，当Vdc大于逆变器运行的最小限制电压，则向左移动电压步长为Vstep；否则，则向右移动Vstep。
5.根据权利要求2所述的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于:所述步骤E中向右移动Vstep后记录稳定的直流侧功率P_2，并判断P1和P_2之间差值是否超过预设的差值，若是则进入到快速跟踪模式。
6.根据权利要求5所述的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于:所述步骤F向右移动Vstep后，等待一个周期再计算所述直流侧工作P_right：P_right=当前功率值P-(P_2–P2)*1.5。
7.根据权利要求1所述的一种用于光伏微网系统中的最大功率点跟踪的方法，其特征在于:所述实验系数a取8。
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